喀左县节水灌溉水资源供需平衡分析及项目区典型设计

孙洪江，杨海权

(1. 辽宁省喀左县水利局，辽宁 喀左122300;2. 辽宁省喀左县水库移民管理办公室，辽宁 喀左122300)

1 项目区基本情况概括

喀左县2013年滴灌节水项目区涉及3个乡镇、3个村、3个组，3个片区，实施果树滴灌面积82.4 hm2，全部为新增灌溉面积。项目区所有土地全部集中在大凌河、渗津河等河流阶地上，所选地块具备了丘陵地区山间河谷土地的各种特征，是发展果树的理想的区域，生产潜力较大，水资源储量丰富。2013年滴灌节水项目所选项目区，具有土地资源、水力资源丰富，果农种植经验成熟，开发热情高，发展潜力长远的优势［1］。

2 水资源平衡分析

2.1 水资源概况

喀左县位于辽宁西部，是低山丘陵地区，干旱半干旱气候条件，处于大凌河流域，多年平均降水量为493 mm，不同频率年降水量分别为:频率20%年均降水量为593.5 mm，频率50%年均降水量为485.9 mm，频率75%年均降水量为412.3 mm，频率95%年均降水量为323.6 mm。根据辽宁省水资源二次评价1956—2000年系列评价成果，喀左县多年平均水资源总量18 993 万m3。其中，地表水资源量18 777 万m3;地下水资源量8 597 万m3;重复量(河川基流量)8 441 万m3。水资源可利用量10 860 万m3，其中:地表水资源可利用量4 413 万m3，地下水资源可利用量6 448 万m3。按用水总量控制分配指标分析，农业灌溉可用水量为5 727 万m3，其中:地表农业灌溉可用水量1 274 万m3，地下农业灌溉可用水量4 454 万m3。喀左县主要含水层为第四纪孔隙水，其次是基岩风化裂隙水，第四纪含水岩性为砂和砾石层，地下水埋深3 ～45 m，含水层厚5 ～25 m。县内大气降水入渗系数α 为0.18 ～0.45。县内补排给条件是以大气降水垂直补给和河流补给及地下径流补给为主。山前由于补给面积小，入渗条件不好，山前侧向补给忽略不计［2］。

2.2 现状供用水状况

喀左县现状农业总供水量为6 854 万m3，按照供水工程情况分类:蓄水工程供水量为310 万m3，引水工程供水量为253 万m3，提水工程供水量为90 万m3，机电井工程供水量为6 202 万m3;按照供水水源性质分类:地表水供水量为653 万m3，地下水供水量为6 202 万m3，详见表1。

喀左县农业灌溉用水重点区域位于大凌河两岸，灌溉方式以管灌、渠道灌溉、大水漫灌为主。喀左县现状总用水量为6 854 万m3，其中工业用水量为400 万m3，农业用水量为5 436 万m3，生活用水量为963 万m3，生态环境用水量55 万m3，详见表2。

2.3 水资源供需平衡

项目区水资源主要由地表水和地下水量构成。地表水为项目区内的降水及河流，采用地下水位打井抽取地下水，根据《辽宁省水资源评价成果报告》(辽宁省水文水资源勘测局2005年编制)，以实际开采量为基础，采用水文地质比拟法和面积比法，对项目区地下水资源量和地下水可开采量进行计算。项目区全部取地下水，经计算，项目区地下水资源量25.19 万m3，地下水可利用资源19.35 万m3。

表1 喀左县现状供水工程情况表 万m3

表2 喀左县现状用水情况表 万m3

2.3.1 项目实施后区内水利工程及可供水量

项目实施后，新建机电井4 眼，新增供水量11.12 万m3。

2.3.2 水供需平衡情况

经过分析对比，项目实施后，水资源可利用量大于工程可供水量，供水量等于作物需水量，满足各方用水需求。项目区地下水量完全满足项目设计要求。

3 项目区白塔子镇于杖子村(61 片区)概况

3.1 地理位置

典型片区61 位于朝阳市喀左县南部的白塔子镇于杖子村境内。果树面积约27.07 hm2，计划新打井水源井1 眼。项目区境内交通十分便利。

3.2 社会经济状况

项目区所在乡镇现有人口28 892 人，受益人口256 人。项目区内主要作物为果树。无灌溉模式，处于雨养农业状态［3］。

3.3 节水灌溉现状

目前项目区内无灌溉模式，无水源井，处于鱼养农业状态。有效面积为27.07 hm2，以果树为主。

4 项目区工程设计

4.1 灌溉方式选择

根据项目区水源、地形、当地实际运行方式，灌溉方式选择滴灌系统。典型设计选择白塔子镇于杖子村1 眼井控制地块，面积27.07 hm2。典型地块为山地，地面起伏较大。

4.2 管网总体布置

项目区典型地块设计总面积为27.07 hm2，南北长640 m，东西宽430 m。从水源井向蓄水池铺设一条干管Φ110(0.8 MPaPVC 管)长度350 m到蓄水池;从蓄水池向项目区铺设干管Φ110(0.8MpaPVC 管)500 m，由干管向东西方向各引 4 支管 Φ90(0.8MPaPVC 管)长度2 345 m;支管上每隔100 m设一个出水栓，支管间距为60 m，出水栓上接辅管Φ63(0.4 MPaPE 管)长度共2 850 m，与支管平行;与辅管垂直铺设Φ16 毛管68 500 m，毛管上每隔4 m设2条出水管(Φ4)，共计26 800 m，每条出水管上安装一个稳流器，共计38 450个。

4.3 拟定灌溉制度

4.3.1 最大净灌水定额mmax:

式中;mmax为最大净灌水定额，mm;r 为土壤容重，g/cm3;取1.45 g/cm3;z 为计划湿润层深度，cm;取80 cm;p 为土壤湿润比，%;计算得30%。θmaxθmin为适宜土壤含水率的上下限;

由此可得:mmax=27.15 mm=271.5 m3/hm2。

4.3.2 设计灌水周期

项目区耗水强度Id=5 mm/d，灌水周期可按下式计算:

式中:Tmax为最大灌水周期，d;mmax为最大灌水定额，mm;Id为作物日耗水强度，mm/d;Tmax=5.43最大灌水周期为5.43 d。

设计灌水周期T ≤Tmax，T 取5 d。

4.3.3 设计灌水定额md、毛灌溉定额m＇

4.3.4 一次灌水延续时间

一次灌水延续时间由下式计算:

式中:m＇为设计毛灌水定额，mm;t 为一次灌水延续时间，h;Se 为灌水器间距，m;SL为毛管间距，m;q为出水管流量，20L/h;t = 4.06 h。

4.3.5 轮灌制度

系统轮灌制度及运行方案:本工程设计划分15个轮灌组，每个轮灌组控制面积约1.8 hm2，一次灌水延续时间为4.06 h，一个轮灌组灌水结束后，先开启下一个轮灌组，再关闭上一个轮灌组，严禁先关后开。

4.4 输水管网设计

4.4.1 灌水器工作水头偏差:

根据规范要求，本设计微灌系统灌水小区灌水器设计允许流量偏差率qv≤20%，本次设计取qv=20%。毛管允许的水头差为:2.3 m。支管允许的水头差为:2.3 m。

4.4.2 管材管径选择

毛管管径的选择，根据产品选择，毛管采用Φ16PE 滴灌管，出水管采用Φ4PE 管。

辅管取Φ = 63 mm 的PE 管材。支管取Φ =90 mm 的 PVC 管材。干管管径的选择，D=106.7 mm

根据以上计算结果和实际经验，减少水头损失带来的影响，干管选择PVCΦ110 管材。

5 结 论

2013年滴灌节水工程新增水资源量11.12 万m3，水资源开发利用有一定的潜力。2013年滴灌节水项目所选项目区，具有土地资源、水力资源丰富，果农种植经验成熟，开发热情高，发展潜力长远的优势。

［1］郭广颖. 以低压管灌技术促节灌事业发展［J］. 河南水利与南水北调，2007(10):67 －68

［2］刘战. 灌溉水利用系数的影响因素及提高措施［J］. 陕西水利，2009(04):59 －61.

［3］张勇，刘忠宏. 桦南县水田节水灌溉工程的应用与效益［J］. 黑龙江水利科技，2005，33(03):97.